[发明专利]耐脆性裂纹传播特性优秀的多道对焊接头以及焊接结构体

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐脆性裂纹传播特性优秀的多道对焊接头以及具有该 焊接接头的焊接结构体，该耐脆性裂纹传播特性是抑制或停止在焊接接头内 部发生的脆性裂纹的传播的特性。

背景技术

在焊接钢板而建造焊接结构体时，为了降低建造成本或提高焊接施工效 率，通常使用大线能量焊接(大入熱溶接)方法，在通过大线能量焊接方法 而形成的焊接接头中，焊接热影响部(以下或称为“HAZ部”)的韧性降 低，而且，HAZ部的宽度增大，断裂韧性值Kc(与脆性断裂有关的指标) 也降低。

焊接接头的断裂是这样引起的：由于在焊接时所形成的缺陷处应力集 中，从而以该缺陷为起点产生裂纹，并且该裂纹向焊接接头内传播而引起焊 接接头的断裂。若焊接接头的断裂韧性值Kc低，则容易产生裂纹，并且裂 纹的传播快，会引起突发性的焊接接头的断裂。即，焊接接头发生脆性断裂。

为了防止焊接接头的脆性断裂，需要(i)抑制裂纹的产生，以及(ii) 抑制或停止所产生的裂纹的传播。因此，到目前为止，已经提出了多种能够 确保焊接部的韧性的焊接方法。

例如，提出了厚料大径焊接钢管的焊接方法，即，在X坡口中，通过 MIG焊接(惰性气体保护焊接)来焊接初层，然后，通过埋弧焊接来焊接表 层和背层，从而焊接整个板厚的焊接方法(参照日本特开昭53-130242号 公报)。

上述焊接方法在MIG焊接时，使用比埋弧焊接时使用的焊条含Ni量多 的焊条，在容易发生焊接开裂、很难确保韧性的初层焊接部，确保了与埋弧 焊接部相同的韧性，使得焊接部的板厚方向的韧性分布变得平坦，因此，难 点在于在MIG焊接部需要使用含有多量Ni的高价焊条。

因此，本发明人鉴于上述(i)的观点，研究出了能够充分提高断裂韧性 值Kc的方法，提出了耐脆性断裂发生特性优秀的大线能量对焊接头(参照 日本特开2005-144552号公报，以及日本特开2006-088184号公报)，此 外，提出了根据断裂韧性值Kc来准确验证大线能量对焊接头的耐脆性断裂 发生特性的验证方法(参照日本特开2006-088184号公报)。

本发明人所提案的上述焊接接头不易发生脆性断裂，能够提高焊接结构 件的安全性，十分有用，此外，上述验证方法在设计很难发生脆性断裂的焊 接接头的方面也十分有用。

然而，即使对于被设计为在通常的应力负荷环境下不会产生裂纹的焊接 接头，在受到突发性的或冲击性的应力、或者不规则的复杂的应力的情况下， 有时会产生裂纹。

以往认为，在对板厚25mm左右的TMCP钢板进行对焊的接头中，脆性 裂纹在焊接接头内部的残留应力的作用下，向母材侧偏离，若提高母材的耐 脆性裂纹传播特性，则能够将在焊接接头内部发生的脆性裂纹引导至母材而 使其停止。

例如，为了减小焊接部整体中的残留应力，提出了部分使用含有多量(例 如11％)Ni的相变温度低的焊接材料，利用从奥氏体相变为马氏体的焊道 的焊接方法(参照日本特开2000-033480号公报)。然而，由于该焊接方 法中的焊接部的组织是马氏体组织，因此强度极高，结果即使焊接部含有多 量的Ni，大多情况下其韧性比不含有Ni的周边焊接部更低。

而且，根据本发明人所进行的断裂试验可知，近年来，随着焊接结构件 的大型化、构造的简单化，在因能够将设计应力设定得较高而开始使用的高 张力厚钢板的情况下，对焊接头中产生的脆性裂纹对应于焊接接头的抗断裂 值的程度的不同，不会偏向母材侧，而会沿着HAZ部传播(参照《焊接构 造シンポジウム講演概要集2006》，第195～202页)。

此外，本发明人还发现，在板厚例如是70mm以上的钢板的情况下，在 焊接接头的板厚方向上形成了大的韧性分布，即使与焊接接头交差地角焊补 强板，也不能够通过该补强板来捕捉到脆性裂纹，脆性裂纹沿着焊接金属部 或HAZ部传播，直至导致焊接接头断裂为止。